论文部分内容阅读
目的:结合网络药理学和代谢组学方法探讨蒙药嘎日迪-5味丸治疗佐剂性类风湿关节炎的作用机制。方法:1.网络药理学研究:采用网络药理学方法,搜集嘎日迪-5味丸的全方有效成分并查找相应作用靶点,然后和RA致病靶点进行深度比对,构建“药物-有效成分-作用靶点-RA”关系图和PPI蛋白质相互作用图并对关键作用靶点蛋白进行数据挖掘。通过对GO功能富集分析和KEGG传导信号通路富集分析的研究,预测相关信号调控通路并通过对下游靶蛋白检测进行初步验证。2.药理学实验:取60只Wistar大鼠,随机分为正常组、模型组、嘎日迪-5味丸低(0.09g/kg)、中(0.18g/kg)、高(0.27g/kg)剂量组、阳性对照组(雷公藤多苷片0.009g/kg)组等6组,建立弗氏完全佐剂诱导的类风湿关节炎大鼠模型(AA),连续给药3周。观察各组大鼠足趾肿胀度,采用ELISA法检测其血清IL-6、IL-1、TNF-α、IL-1β、ASO、RF、CRP等因子,HE染色法观察各组大鼠滑膜组织病理改变。3.代谢组学实验:采用UHPLC-QE-MS技术分析嘎日迪-5味丸干预AA大鼠的血清和粪便样本,获取代谢物轮廓,并结合主成分分析(PCA)和正交校正的偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)等方法挖掘嘎日迪-5味丸治疗RA的特异性标志物,并其进行差异代谢物的通路富集分析。4.分子生物学的验证实验:运用Western Blot和qRT-PCR方法考察大鼠滑膜组织中 MMP3、AP-1、TLR2 蛋白表达量及 MMP3mRNA、AP-1mRNA、TLR2mRNA 表达量。结果:1.蒙药嘎日迪-5味丸治疗大鼠佐剂性类风湿关节炎的网络药理学研究:从嘎日迪-5味丸中筛选得到的36个活性化合物,RA筛选得到444个成分靶点和2089个疾病靶点,成分-疾病交叉靶点共得到327个。蛋白质相互作用网络分析发现,STAT3、MAPK3、MAPK1、MMP3、AP-1、PIK3A、APP、TLR2、SRC 等蛋白为较为关键的核心蛋白。靶点共涉及2037个生物学过程(biological process,BP),靶点主要参与免疫调节、细胞凋亡、脂多糖反应应答、第二信使的调节、蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活性的正向调节,分子功能(molecular function,MF)分析显示,共参与215个分子功能,靶点主要参与蛋白酶活性、固醇激素受体活性、核受体活性、激素受体结合、转录因子活性、调控序列特异性DNA结合等,细胞组分(cellular component,CC)分析显示,共参与102个细胞组分,靶蛋白主要在线粒体膜外、细胞质、细胞膜、核浆等部位分布。KEGG通路分析结果显示,共参与161条KEGG通路(P<0.05,FDR<0.05),嘎日迪-5味丸主要通过对TNF信号通路、Toll-like受体通路、T细胞通路、MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、JAK-STAT信号通路、NF-kappa B信号通路、类风湿关节炎通路、VEGF信号通路、IL-17信号通路等通路的干预来发挥其治疗RA的作用。2.蒙药嘎日迪-5味丸治疗大鼠佐剂性类风湿关节炎的药理作用研究:(1)嘎日迪-5味丸对大鼠足趾肿胀度的影响与正常组比,各组造模大鼠足趾肿胀度显著升高(P<0.01);与模型组比,各给药组在给药2周后足趾肿胀减轻,差异具有统计学意义(P<0.01);嘎日迪-5高剂量组与雷公藤组大鼠足趾肿胀程度相当(P>0.05)没有统计学意义。(2)ELISA法检测血清指标结果①与正常组比,模型组大鼠血清TNF-α水平显著升高(P<0.01),与模型组比,嘎日迪-5高、低剂量组血清TNF-α水平均显著降低(P<0.01);与雷公藤组比,嘎日迪-5高、低剂量组差异无统计学意义(P>0.05),嘎日迪-5中剂量组差异有统计学意义(P<0.05);②与正常组比,模型组大鼠血清IL-6水平显著升高(P<0.01),与模型组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组、雷公藤组血清IL-6水平均降低,差异有统计学意义(P<0.01);与雷公藤组比,嘎日迪-5高剂量组和中剂量组差异无统计学意义(P>0.05),嘎日迪-5低剂量组差异具有统计学意义(P<0.05);③与正常组比,模型组大鼠血清IL-1β水平显著升高(P<0.05),与模型组比,嘎日迪-5高、低剂量组、雷公藤组血清IL-1β水平均降低,差异具有统计学意义(P<0.05);与雷公藤组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组差异无统计学意义(P>0.05);④与正常组比,模型组大鼠血清RF水平显著升高(P<0.05),与模型组比,嘎日迪-5高剂量组、雷公藤组血清RF水平显著降低(P<0.01),嘎日迪-5中剂量组血清RF水平均降低,差异具有统计学意义(P<0.05);与雷公藤组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组差异无统计学意义(P>0.05);⑤与正常组比,模型组大鼠血清CRP水平有显著升高(P<0.01),与模型组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组、雷公藤组血清CRP水平均降低,差异具有统计学意义(P<0.01);与雷公藤组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组差异有统计学意义(P<0.01);⑥与正常组比,模型组大鼠血清ASO水平显著升高(P<0.01),与模型组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组和雷公藤组血清ASO水平均降低,且差异有统计学意义(P<0.01);与雷公藤组比,嘎日迪-5高、中、低剂量组差异无统计学意义(P>0.05);(3)HE染色结果:与正常组比,模型组中关节腔微变窄,滑膜细胞肥大增生,呈多层,形成少许绒毛状突起,滑膜下结缔组织可见数量不等的淋巴细胞、巨噬细胞等炎细胞浸润,毛细血管数量增加;与模型组比,各给药组滑膜组织均有好转,尤其是嘎日迪-5高剂量组,可见明显的关节腔、单层扁平细胞及滑膜下结缔组,结缔组织内浸润的炎细胞数量少,甚至仅见到个别淋巴细胞,毛细血管的数量也明显减少。3.蒙药嘎日迪-5味丸治疗大鼠佐剂性类风湿关节炎的代谢组学研究:从大鼠血清和粪便代谢实验结果发现,在正负离子模式中,正常组和模型组及模型组和嘎日迪-5组大鼠血清和粪便代谢轮廓均完全分离,且嘎日迪-5组和正常组代谢物有重合部分,说明佐剂能使大鼠体内代谢紊乱,而嘎日迪-5味丸对RA具有治疗作用。在聚类分析、PCA与OPLS-DA模型中,嘎日迪-5和模型组均可明显区分。(1)大鼠血清代谢结果:从大鼠血清代谢中共筛选出19种主要的差异性代谢物和14条代谢通路。主要为神经酸,二十二碳五烯酸,蓖麻油酸,油酸,棕榈酸,胆碱,共轭亚油酸,山松酸,20-羟基二十碳四烯酸,廿二碳四烯酸,棕榈油酸,单油酸甘油酯,硫酸胆固醇等差异性代谢物和不饱和脂肪酸的生物合成,线粒体脂肪酸伸长,甘油磷脂代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,脂肪酸代谢,脂肪酸生物合成,类固醇激素生物合成等代谢通路。这些差异代谢物主要为脂肪酸类化合物。(2)大鼠粪便代谢结果:从大鼠粪便代谢中共筛选出27种主要的差异性代谢物和16条代谢通路,主要为硫酸雄甾酮,喹啉酸,檀烯,苏氨基酪氨酸,白桦脂醇,丹芝酸A,胆脂碱酸等差异性代谢物和花生四烯酸代谢、维生素B6代谢、初级胆汁酸生物合成、类固醇激素生物合成、丙氨酸代谢等代谢通路,这些差异性代谢物含量的升高或降低可能与RA的发生发展密切相关。4.蒙药嘎日迪-5味丸治疗大鼠佐剂性类风湿关节炎的Western blot和qRT-PCR验证性研究:(1)Western blot 实验结果与正常组比,模型组MMP3、AP-1、TLR2蛋白相对表达显著上升调(P<0.01);与模型组比,嘎日迪-5高剂量组、雷公藤组的MMP3蛋白相对表达显著下调(P<0.01),AP-1、TLR2蛋白相对表达下调(P<0.05);与雷公藤组比,嘎日迪-5高剂量组MMP3、AP-1、TLR2蛋白相对表达差异无统计学意义(P>0.05);(2)qRT-PCR实验结果与正常组比,模型组MMP3、TLR2基因表达显著上调(P>0.01),AP-1基因表达下调(P<0.01);与模型组比,嘎日迪-5高剂量组、雷公藤组MMP3、TLR2基因表达下调(P<0.01),AP-1基因表达有上调的趋势(P>0.05);与雷公藤组比,嘎日迪-5高剂量组MMP3、TLR2、AP-1基因表达差异无统计学意义(P>0.05)。结论:嘎日迪-5味丸能够明显改善AA大鼠足趾肿胀和足趾病理改变,明显降低血清TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-1、RF、CRP及ASO水平,故嘎日迪-5味丸对佐剂性类风湿关节炎具有积极的干预作用。佐剂诱导的类风湿关节炎大鼠模型可引起大鼠血清和粪便代谢轮廓显著变化,明显扰动氨基酸代谢和脂肪酸代谢,嘎日迪-5味丸对这些受扰动的代谢通路具有回调作用。其作用机制可能与抑制炎症因子的释放、调控炎细胞凋亡、抑制MMP3和TLR2异常活化、改善脂肪酸代谢和调节体内代谢紊乱而发挥治疗RA的作用。